中沙地块南部断裂发育特征及其成因机制

利用最新多道地震剖面资料,结合重力、磁力、地形等地球物理资料,揭示了中沙地块南部断裂空间展布特征、断裂发育时期、断裂内部构造形变特征及深部地壳结构,并基于认识探讨了断裂的发育机制。研究结果认为,中沙地块南部陆缘构造属性为非火山型被动大陆边缘：地壳性质从西北向东南由减薄陆壳向洋陆过渡壳再向正常洋壳发育变化;Moho面埋深从中沙地块下方的26 km快速抬升到海盆的10~12 km;从中沙地块陡坡至其前缘海域的重力异常明显负异常区为洋陆过渡带,在重力由高值负异常上升到海盆的低值正、负异常的边界为洋陆边界。中沙地块南部发育有4组阶梯状向海倾的深大正断裂,主要发育时期为晚渐新世到中中新世。断裂早期发育与南海东部次海盆近NS向扩张有关,后期遭受挤压变形、与菲律宾海板块向南海的NWW向仰冲有关。该研究有助于更好认识南海海盆的扩张历史和南海被动大陆边缘的类型。     

南海北部古俯冲带的位置及其对南海扩张的控制

为了确定南海北部古俯冲带的具体位置,作者利用美国LCT综合反演软件对收集到的重磁数据进行处理解释,结果显示在南海北部从台湾西南部到一统暗沙隆起,即沿南海海盆北部陆坡为一条布格重力异常水平梯度峰值带,指示了古俯冲带的具体位置;其北部的高磁异常代表了与之对应的古火山弧。深反射地震资料也验证了南海北部陆坡位置存在古俯冲带,钻井资料显示俯冲带存在的时代为晚侏罗世到早白垩世。据此绘制了南海地区晚中生代到现今的构造古地理演化图,指出南海的扩张应与晚中生代俯冲带这个先存的软弱带有关,南海海盆正是从古俯冲带的位置开始扩张。     

南海华南陆缘中生界层序地层模式与海平面变化

华南陆缘中生界地层以广东省出露最广,这套地层为陆源碎屑沉积岩,局部为火山岩。上三叠统—上白垩统划分为2个巨层序、7个超层序和15个层序。沉积充填序列展示出本地区经历了海侵-海退过程,沉积环境由海相转化为陆相环境。3个级别的海平面变化控制了层序、超层序和巨层序的发育。粤中--粤东地区中生界发育的Ⅲ级层序可归纳出3种类型:浅水型、深水型和湖盆型;浅水型层序又可以分为浅水Ⅰ型和浅水Ⅱ型。     

南海岩石圈结构与油气资源分布

南海是中国唯一发育有洋壳的边缘海,是世界四大海洋油气聚集中心之一。油气勘探表明,南海的油气田分布在北部、西部和南部陆缘沉积盆地内,而大中型油气田集中分布在西部海域盆地中,自北而南有莺歌海—琼东南盆地、万安盆地、湄公盆地、曾母盆地和文莱—沙巴盆地,且以含气为主,含油次之。此外,这一区域深水区还存在多个潜在的大型含油气盆地。研究发现,南海的油气分布与深部岩石圈结构有密切关系。在构造上,南海的含油气盆地位于岩石圈块体边缘或之上,受控于大型岩石圈断裂的发育与演化。在油气富集的盆地中,莫霍面显著凸起,与盆地基底形成镜像,地壳厚度最薄处仅数千米厚,热流值明显较周围地区高,热岩石圈厚度大大减薄。地震层析成像结果反映,这些盆地深部发育一条规模宏大的北西向上地幔隆起带,自红河口向东南穿越南海西部海盆,一直延伸到婆罗州东北部地区,在宏观上控制了南海的油气分布与富集。     

南海南北共轭边缘伸展模型探讨

通过对南海南北边缘地震剖面的对比,结合周边构造分析,提出南海大陆边缘的裂离经历了两期伸展作用,即早期的简单剪切和晚期的纯剪切伸展作用。简单剪切发生在晚白垩世-早始新世,其动力与太平洋板块俯冲带的后撤、太平洋板块与欧亚板块之间汇聚速率的降低、以及先存北倾缝合带等密切相关。纯剪切发生在中始新世－渐新世－早中新世,剪切作用的转变与古南海的南向俯冲板块拖曳有关。     

从陆缘伸展探讨新生代南海构造演化

南海的形成和演化是地学界长期争论的问题,前人给出了多种成因模式,目前较流行的模式是海底扩张,但它难以合理解释南海海底扩张中的洋中脊跳跃现象及南海大洋中的大陆残片。基于欧亚东缘的陆缘伸展,从地幔上涌和陆壳沿莫霍面的重力滑移的新大陆漂移模型出发,通过横跨南海的几条地震勘探剖面的地质新解释,研究了南海的形成和演化过程。结果说明,南海的形成是一种“构造被动挤出+微陆块主动漂移”模式。构造被动挤出是指印度-欧亚碰撞造成的欧亚大陆东南缘的微陆块被大规模挤出,而由陆缘伸展形成的微陆块在被挤出后发生了主动裂解漂移,南海的海底扩张现象是诸多微陆块主动漂移的结果。这个新的模式能够合理地解释南海形成过程中的洋中脊跳跃现象及南海中大陆残片的成因机制。进一步恢复了南海演化过程中周边陆块的运动演化历史,说明欧亚东缘在中生代晚期发生的大规模伸展构造运动是南海形成的基础,新生代印度-欧亚碰撞是南海形成的直接动力,微陆块的裂解漂移是南海形成的主要参与者。     

南海新生代构造演化及岩石圈三维结构特征

地震层析资料表明，南海地区，自红河口向南经南海、苏禄海到苏拉威西海，岩石圈速度低，底部横波速度仅4．4km／s，岩石圈厚度在60～80km之间，为薄岩石圈地区。软流层的速度也较低，在4．2-4．4km／s之间，但厚度较大，大于200km。从红河-莺歌海断裂带经南海到苏禄海，存在一条北西向宽约200km的上地幔北西向低速带，面波速度在4．05～4．25km／s之间。由上述资料可见，东亚大陆边缘及边缘海的上地幔存在一巨型低速带，在南海地区低速带的走向为北西向，在东海地区为北北西向。这种走向与地表的区域构造走向基本一致，反映这里新生代构造活动可能与地幔低速带分布有关，即上地幔低速带反映了岩石圈的区域流动。这类岩石圈区域流动引起岩石圈表层的张性构造，形成裂谷及稍后的海底扩张，在亚洲东部边缘形成一系列边缘海盆。     

南海北部陆坡分类及成因分析

陆坡形态隐含了丰富的地质信息,其差异性是大陆边缘沉积、侵蚀过程长期交互作用的结果。利用横跨南海北部的二维地震测线,采取曲线拟合的研究手段,在南海北部识别出了下凹型、平直型、"S"型等三种类型的陆坡。下凹型陆坡发育在莺歌海-琼东南西部、珠江口中部两个陆坡区,但其成因不同,前者主要受控于快速的沉积物供给,而后者受到陆架边缘三角洲进积和海底峡谷侵蚀的联合作用;平直型陆坡仅见于琼东南东部地区,其主控因素为弱的沉积物供给和较快的构造沉降;"S"型陆坡发育在珠江口地区的两翼,其形成明显受到海流和内波等外作用的改造。不同类型的陆坡具有特定的地层叠置样式、陆架坡折迁移轨迹类型和沉积体系分布特征。对陆坡类型的研究有助于建立沉积过程和产物的预测模式,从而指导古代陆坡的深水油气勘探。     

Differences in the Tectonic Evolution of Basins in the Central‐Southern South China Sea and their Hydrocarbon Accumulation Conditions

To reveal the causes of differences in the hydrocarbon accumulation in continental marginal basins in the centralsouthern South China Sea,we used gravity-magnetic,seismic,drilling,and outcrop data to investigate the tectonic histories of the basins and explore how these tectonic events controlled the hydrocarbon accumulation conditions in these basins.During the subduction of the Cenozoic proto-South China Sea and the expansion of the new South China Sea,the continental margin basins in the central-southern South China Sea could be classified as one of three types of epicontinental basins:southern extensional-foreland basins,western extensional-strike slip basins,and central extensional-drift basins.Because these basins have different tectonic and sedimentary histories,they also differ in their accumulated hydrocarbon resources.During the Cenozoic,the basin groups in the southern South China Sea generally progressed through three stages:faulting and subsidence from the late Eocene to the early Miocene,inversion and uplift in the middle Miocene,and subsidence since the late Miocene.Hydrocarbon source rocks with marine-continental transitional facies dominated byⅡ-Ⅲkerogen largely developed in extremely thick Miocene sedimentary series with the filling characteristics being mainly deep-water deposits in the early stage and shallow water deposits in the late stage.With well-developed sandstone and carbonate reservoirs,this stratum has a strong hydrocarbon generation potential.During the Cenozoic,the basin groups in the western South China Sea also progressed through the three developmental stages discussed previously.Hydrocarbon source rocks with lacustrine facies,marine-continental transitional facies,and terrigenous marine facies dominated byⅡ2-Ⅲkerogen largely developed in the relatively thick stratum with the filling characteristics being mainly lacustrine deposits in the early stage and marine deposits in the late stage.As a reservoir comprised of self-generated and self-stored sandstone,this unit also has a high hydrocarbon generation potential.Throughout those same three developmental stages,the basin groups in the central South China Sea generated hydrocarbon source rocks with terrigenous marine facies dominated byⅢkerogen that have developed in a stratum with medium thicknesses with the filling characteristics being mainly sandstone in the early stage and carbonate in the late stage.This reservoir,which is dominated by lower-generation and upper-storage carbonate rocks,also has a high hydrocarbon generation potential.     

南海大陆边缘盆地构造演化差异性及其与南海扩张耦合关系

南海大陆边缘盆地由于边界条件的差异,不仅形成了不同类型的陆缘盆地,如离散型、走滑伸展型和伸展挠曲复合型,而且这些盆地构造演化存在明显的非同步性。这些陆缘破裂过程与南海扩张作用过程呈现明显不一致性。研究表明,南海扩张时期南海南、北大陆边缘均形成了一系列裂陷盆地,然而,南海南部、北部大陆边缘盆地裂陷作用结束时间不同,北部大陆边缘盆地裂陷作用结束于23 Ma或21 Ma,而南部大陆边缘盆地裂陷作用结束于15.5 Ma,显然北部大陆边缘盆地裂陷结束时间明显早于南部大陆边缘盆地。南海扩张停止后,南海南、北部陆缘仍表现出明显差异,北部陆缘仍以伸展作用为主,晚中新世以来出现快速沉降幕,而南海南部陆缘则以挤压作用为主,且其挤压时间及强度呈现南早北晚的特点,即南部曾母盆地明显早于南薇西盆地和北康盆地。南海南、北大陆边缘盆地形成演化的差异性,特别是构造转型差异变化,为新生代南海扩张的迁移性提供了有力的佐证,可以推断南海不同期次海盆扩张可能存在向南的突然跃迁。因此,本次研究梳理出的南海不同陆缘盆地张裂伸展的非同步性可为南海洋盆扩张演化过程解释提供新的证据。     

Lithospheric Thermal Isostasy of North Continental Margin of the South China Sea

Accompanied with rifting and detaching of the north continental margin of the South China Sea,the ernst and the lithosphere become thinner away from the continental margin resulting from the tectonic activities,such as tensile deformation,thermal uplift,and cooling subsidence,etc..Integrated with thermal,gravimetric,and isostatic analysis techniques,based on the seismic interpretation of the deep penetration seismic soundings across the northern margin of the South China Sea,we reconstructed the lithospheric thermal structure and derived the variation of the crust boundary in the east and west parts of the seismic profde by using gravity anomaly data.We mainly studied the thermal isostasy problems using the bathymetry of the profiles and calculated the crust thinning effect due to the thermal variety in the rifting process.The results Indicate that the thermal isostasy may reach 2.5 kin,and the compositional variations in the ilthospheric density and thickness may produce a variation of 4.0 kin.Therefore,the compositional isostatic correction is very important to recover the relationship between surface heat flow and topography.Moreover,because of the high heat flow characteristic of the continental margin,building the model of lithospheric geotherm in this region is of great importan for studying the Cenozoic tectonic thermal evolution of the north passive continental margin of the South China Sea.     

中国海洋的珊瑚-珊瑚礁: 南海中央区珊瑚-珊瑚礁生物多样性特征

珊瑚是地球上最古老的原住民,具有近6×108年的发育史,弱势群居、喜温和原地长成是珊瑚的基本特征。作者介绍了珊瑚-珊瑚礁的基本特征,综述了跨十年调查的研究区珍贵照片资料和相关认识,指出中国是全球主要的珊瑚-珊瑚礁国家,地位举足轻重;珊瑚-珊瑚礁作为地球生物多样性的代表,造岛、固礁、护鱼、防护岛岸流失,形成南海四大群岛280余座岛、礁、滩、沙,所构建庞大海洋生态系统是无与伦比的海洋生态资源和寸土寸金的南海海洋国土。提出划分南海珊瑚-珊瑚礁为中央区和周缘区2个分布区,阐述了南海中央区珊瑚-珊瑚礁的基本特征,系统汇集报道了间隔10年2个科考航次调查在浅水礁盘浮潜、至20 m水深浅潜-深潜和礁盘及开展岛、礁、滩、沙地质调查的发现,包括科学定名46种六放石珊瑚和6种八放软珊瑚等成果,同时,收集了西沙、中沙、东沙和南沙群岛海域的相关调查航次珊瑚照片;进一步阐述了单体环礁和复合环礁的特征及分布,并进行了初步对比,指出永乐环礁是南海唯一一个真正的切合达尔文模式的环礁,也是环礁发展到最高阶段的产物,构成现代海洋珊瑚-珊瑚礁形成演化研究最好的天然实验室。     

南海北部陆架海域表层沉积物黏土矿物分布特征及物源分析

应用X射线衍射(XRD)对南海北部陆架海域225个站位表层沉积物黏土组分进行分析,结果表明,研究区黏土矿物总体以伊利石和绿泥石为主,高岭石和蒙脱石质量分数少,绿泥石、高岭石与蒙脱石质量分数呈明显的负相关关系。根据南海北部陆架海域表层沉积物中黏土矿物空间分布特征,结合邻近河流的黏土矿物组分以及洋流搬运作用,雷州半岛东部海域伊利石主要来源于广东沿海河流和珠江,绿泥石来自台湾岛,蒙脱石主要由吕宋河流提供,高岭石则由广东沿海河流和海南岛入海河流提供;雷州半岛西部海域伊利石来源于珠江,绿泥石和高岭石由红河提供,蒙脱石可能受广西入海河流携带的沉积物影响。     

南海北部古构造格局对中、新生界发育的影响

南海北部中生界是南海海域进一步油气勘探的新领域和新层系。对于中生界的形成演化背景与分布特征一直广受关注,南海北部的地质地球物理调查研究成果揭示, 该区与华南东部陆区分块明确,其边界是珠外-台湾海峡断裂带和丽水-海丰-琼东南断裂带。由此划分的南海北缘-台湾地块与南华活动区有亲缘关系,即可视为南华活动区的组成部分,其形成演化过程与华南加里东构造旋回密切相关。南海北部陆缘区与华南东部陆区在加里东造山期所遗留的古缝合带和地壳分块性仍不同程度影响区内中、新生界的发育特征,南海东北部出现大套海相海陆交互相上三叠统-下侏罗统、上侏罗统-下白垩统和上白垩统-始新统见证了这一现象。     

西沙地块构造—地层特征及其记录的南海洋盆演化过程

西沙地块是南海岩石圈地壳拉伸减薄过程中发育于深水区的陆块,其保存了陆缘演化的重要信息。文章研究以西沙地块作为研究对象,基于研究区地质和地球物理资料,开展了地壳结构、盆地构造—地层分析和断层活动特征等研究。研究发现,西沙地块与其周缘的凹陷地壳结构具有显著的差异,西沙地块地壳厚度较大,发育了高角度断层控制的小型断陷盆地,基底断层活动一直可持续到T60地震界面发育时（~23 Ma）;而西沙地块周缘发育的是规模较大的拆离断层及其控制的强烈减薄陆壳。结合区域动力学事件,研究认为渐新世早期拆离断层在南海西北次海盆的活动导致了西沙地块北部的岩石圈地壳的减薄,而中新世早期拆离断层在南海西南次海盆构造位置的活动使西沙地块与南沙地块分离。文章研究成果不仅深化了西沙地块裂解规律的认识,而且对该区的油气勘探具有启示意义。     

南海中部近代沉积物中烃类气体的地球化学特征及其来源

测试了 37个南海中部北部、南部陆坡以及深海平原表层近代沉积物中的烃类气体的组成和 14个样品的甲烷碳同位素组成,北部陆坡区甲烷的归一化平均含量 94%,南部陆坡区 91%,深海平原 95%,重烃含量分布在 0 ~20%,总体平均为 9%,甲烷的碳同位素陆坡区为-30‰~-40‰,深海平原区在-24‰到-36‰之间。陆坡区烃类气体主要为热成因气,深海平原中的烃类气体可能由与火山活动有关的有机成因气以及通过断裂到达海洋表层沉积物的无机成因气组成。     

华南和南海北部陆缘岩石圈速度结构特征与沉积盆地成因

新近地震层析资料表明, 华南和南海北部陆缘岩石圈及下伏的软流层中存在规模宏大的低速异常带, 它们在研究区新生代演化历史中曾发挥重要的控制作用.其中, 岩石圈底面及内部的巨型NW向异常低速带表明中生代末至新生代早期的神狐运动不仅在华南与南海北部陆缘产生NE向张裂构造体系并催生出内陆-陆架-陆坡沉积盆地, 还导致南海海盆的早期扩张.软流层NNW向的异常低速带则反映岩石圈SSE向的蠕动直接导致南海中央海盆的海底扩张及陆缘地区的持续裂解.研究区深部速度结构特征是历史动力过程所残留的痕迹, 华南陆缘和南海北部新生代沉积盆地的形成和发展, 与岩石圈及软流层的结构和运动方式密切相关.      

南海沉积物中过剩铝问题的探讨

本分析了南海两个沉积物柱样的全、酸溶解残余物质和酸溶解组分的Al2O3、TiO2含量和Al/Ti值,结果显示其存在明显的非碎屑A1组分(占沉积物总A1含量的20％—70％)。因此通常使用沉积物的Al含量来估算陆源碎屑的比例可能会导致过高的结果。而TI则不存在自生富集现象,是估算陆源碎屑比例的最佳代用指标。     

近4400年来南海北部陆架沉积地球化学记录及其地质意义

对位于海南岛南部陆架的S20孔沉积物进行了沉积学、AMS14C年代、粒度和常微量元素分析,初步探讨了该区物质来源及蕴含的亚洲季风演化信息。近4 400 a以来,S20孔岩性较均一,其沉积作用受相对单一而稳定的水动力条件控制。S20孔沉积物源区物质硅酸盐矿物经历了明显的风化,A—CN—K图示和较低的CIA值（小于66）指示了源区较低的化学风化程度。海南岛东部河流和珠江物质是最为可能影响S20孔区域的两个来源,由于对海南岛河流物质的研究相当匮乏,本研究尚无法定量估算该两个可能物质来源的各自贡献。S20孔沉积物CIA、Al2O3/Na2O、CaO*/TiO2、Na2O/TiO2等变化主要反映的是源区物质风化程度变化,该孔沉积物源区化学风化程度自4 400~1 600 a BP逐渐减弱以及1 600 a BP以来的逐渐增强,与中国南部Dongge洞石笋氧同位素曲线记录的亚洲夏季风变化趋势对应良好,说明该区沉积物中蕴含了丰富的亚洲季风变化信息。S20孔沉积物揭示出的化学风化程度强弱可能主要受控于轨道时间尺度上北半球夏季太阳辐射量变化。南海陆架区沉积物中物源与季风演化等信息的提取,亟待更多更高精度研究工作的展开。     

南海成因研究现状

南海作为西太平洋边缘海中最大的海盆，其成因与欧亚板块、太平洋板块和印度-澳大利亚板块密切相关，而且也是世界上重要的油气产区，成为国内外地质学家长期研究的热点地区之一。本文在前人研究的基础上对南海成因模式进行概括和总结，在此基础上讨论了南海成因模式存在的问题以及今后应重点研究的方面。